reklamy:
gdy masa gleby jest zatrzymywana na wyższym poziomie przez mur oporowy, zatrzymana masa gleby ma tendencję do przesuwania się i przyjmowania płaskiego nachylenia dla równowagi, która jest odporna przez mur oporowy. Wywiera to nacisk na ścianę oporową, która jest znana jako boczne ciśnienie ziemi. Zwykle najpierw buduje się mur oporowy, a następnie gleba za ścianą jest zasypywana; dlatego zatrzymana gleba jest często nazywana zasypką. Tył ściany jest pionowy lub lekko nachylony do pionu, a boczne ciśnienie ziemi jest lekko nachylone do poziomu z powodu tarcia ściany i nachylenia tylnej części ściany.
wielkość bocznego ciśnienia uziemienia zależy od następujących czynników:
i. rodzaj i zakres ruchu ściany i wynikające poziome obciążenie zasypu.
ogłoszenia:
ii. właściwości materiału zasypowego, w tym gęstość (γ), spójność (c) i kąt oporu ścinania (ɸ).
iii. warunki gruntowe w zasypie, takie jak głębokość lustra wody i zapewnienie odwadniania.
iv. stopień chropowatości powierzchni tylnej ściany oporowej.
v. nachylenie tylnej części muru oporowego.
ogłoszenia:
vi. głębokość muru oporowego, czyli wysokość zasypu, który ma być zachowany.
vii. nachylenie powierzchni zasypu poziomego.
viii. dodatkowe obciążenia na powierzchni zasypu, takie jak obciążenia drogowe lub dodatkowe konstrukcje, jeśli występują.
rodzaje bocznego ciśnienia uziemienia:
istnieją trzy podstawowe typy bocznego ciśnienia uziemienia.
ogłoszenia:
są to:
1. Aktywne ciśnienie ziemi.
2. Pasywne ciśnienie ziemi.
3. Ciśnienie ziemi w spoczynku.
ogłoszenia:
te trzy podstawowe typy bocznych ciśnień uziemienia są omówione poniżej:
1. Aktywne ciśnienie Ziemi:
rysunek 15.1(a) przedstawia ścianę oporową o wysokości H z zasypem o powierzchni poziomej. Gdyby nie było muru oporowego, zasypka zakładałaby stabilne płaskie nachylenie. Wiemy, że gleby bezspoinowe zakładają stabilne nachylenie równe kątowi tarcia wewnętrznego bez żadnego podparcia bocznego. W związku z tym, gdy zasypka jest zachowana, klin gleby powyżej pewnego zbocza ma tendencję do przesuwania się i oddalania od reszty zasypki w celu uzyskania równowagi. Ma to tendencję do odepchnięcia lub obrócenia ściany od zasypki, jeśli ściana może się swobodnie poruszać lub obracać.
ruch ściany z dala od zasypu powoduje rozszerzanie się zasypu, powodując uwalnianie naprężeń, zmniejszając w ten sposób boczne ciśnienie uziemienia. Tak więc, im większy jest ruch ściany z dala od zasypki, tym większe jest poziome obciążenie zasypki w postaci ekspansji, a tym mniejsze jest boczne ciśnienie ziemi. Początkowo, gdy ściana jest w stanie spoczynku, typowy element zasypu na dowolnej głębokości jest poddawany naprężeniom pionowym z powodu własnego ciężaru gleby nad elementem i bocznego nacisku ziemi w kierunku poziomym. Stan naprężenia elementu gleby jest reprezentowany przez okrąg Mohra (I)na Fig. 15.1 (b), gdzie OB jest naprężeniem pionowym, a OA1 jest bocznym ciśnieniem ziemi w spoczynku.
gdy boczne ciśnienie uziemienia ma tendencję do pchania lub obracania ściany z dala od zasypki, ruch ściany z dala od zasypki powoduje rozszerzenie zasypki, powodując uwolnienie naprężeń, zmniejszając w ten sposób boczne ciśnienie uziemienia. Tak więc, im większy jest ruch ściany z dala od zasypki, tym większe jest poziome obciążenie zasypki w postaci ekspansji, a tym mniejsze jest boczne ciśnienie ziemi.
ogłoszenia:
jest to pokazane na Fig. 15.1 (b), przez okrąg Mohra (II), w którym σh = σ3 = OA2 jest zredukowanym bocznym ciśnieniem ziemi, podczas gdy naprężenie pionowe, równe σv = σ1 = OB, pozostaje stałe. Spadek ciśnienia bocznego ziemi powoduje więc wzrost średnicy koła Mohra, powodując zbliżanie się do obwiedni kulomba.
spadek bocznego ciśnienia uziemienia spowodowany ruchem ściany z dala od zasypki, a w konsekwencji rozszerzaniem się i uwalnianiem naprężeń trwa do momentu, gdy okrąg Mohra dotknie koperty uszkodzeń materiału zasypki Coulomba. Gdy koło Mohra dotyka koperty awarii, jak pokazano na rysunku koło Mohra (III). 15.1 (b), Materiał zasypowy jest na skraju awarii (ograniczenie równowagi) i nie może nastąpić dalszy spadek bocznego ciśnienia ziemi. Minimalne boczne ciśnienie uziemienia wywierane na ścianę oporową, gdy ściana oddala się od zasypki, a materiał zasypki znajduje się w równowadze granicznej, jest znane jako aktywne ciśnienie uziemienia.
gdy ściana oddala się od zasypki, zasypka znajduje się w stanie aktywnym, a Minimalne boczne ciśnienie uziemienia wywierane przez zasypkę w stanie aktywnym w jej ograniczonym stanie równowagi jest znane jako aktywne ciśnienie uziemienia. Aktywne ciśnienie ziemskie występuje, gdy krąg naprężeń Mohra w dowolnym punkcie zasypu dotyka koperty awaryjnej Coulomba.
aktywne ciśnienie ziemi jest oznaczane symbolem pa, a jego jednostkami są kN/m2, t/m2 lub kgf/cm2. Wszystkie ściany oporowe, które mogą swobodnie się poruszać lub obracać, są domyślnie poddawane aktywnemu ciśnieniu uziemienia i są zaprojektowane tak, aby wytrzymać to samo.
2. Pasywne ciśnienie uziemienia:
wszystkie ściany oporowe zwykle nie są umieszczane na powierzchni gruntu z przodu, ale są układane na pewnej głębokości. W związku z tym mur oporowy ma glebę na pewną głębokość na przedniej stronie. Gdy ściana oddala się od zasypu z powodu aktywnego nacisku na ziemię, faktycznie przesuwa się w kierunku gleby z przodu.
ruch ściany opiera się glebie przedniej i wywiera boczny nacisk na ścianę, w kierunku przeciwnym do aktywnego nacisku ziemi, jak pokazano na Fig. 15.2. Ponadto ruch ściany w kierunku przedniej gleby powoduje ściskanie gleby, co z kolei zwiększa nacisk boczny z przedniej gleby.
Tak więc, im większy jest ruch ściany w kierunku przedniej gleby, tym więcej jest poziomego obciążenia w przedniej glebie, w postaci ściskania, i tym więcej jest bocznego nacisku ziemi z przedniej gleby przeciwnego do aktywnego ciśnienia ziemi. Jest to pokazane na Fig. 15.3, przez koło Mohra (II), w którym σh = σ3 = OA2 jest zwiększonym bocznym ciśnieniem ziemi, podczas gdy naprężenie pionowe, równe σv = σ1 = OB, pozostaje stałe. Wzrost bocznego ciśnienia ziemi powoduje zmniejszenie średnicy okręgu Mohra, Jak pokazują okręgi Mohra (II) i (III), a okrąg Mohra zmniejsza się do punktu, reprezentowanego przez punkty A4 i B, które stają się równoległe.
dalszy wzrost bocznego nacisku ziemi z gleby przedniej sprawia, że jest ona wyższa niż naprężenie pionowe. Na tym etapie boczne ciśnienie ziemi staje się głównym naprężeniem głównym, a naprężenie pionowe staje się mniejszym naprężeniem głównym. Pokazuje to kręgi Mohra (IV), (V), (VI) itd., powodując ponowny wzrost średnicy koła Mohra.
wzrost średnicy koła Mohra prowadzi go do zbliżenia się do koperty awarii Coulomba. Wzrost bocznego nacisku ziemi spowodowany ruchem ściany w kierunku przedniej gleby i wynikająca z tego kompresja trwa do momentu, gdy okrąg Mohra dotknie przegrody kulomba przedniej gleby.
gdy okrąg Mohra dotyka koperty awarii, jak pokazano w okręgu Mohra (VIII) na rysunku 15.3, przednia gleba jest na skraju awarii (ograniczenie równowagi) i nie może nastąpić dalszy wzrost bocznego ciśnienia ziemi. Maksymalne boczne ciśnienie ziemi wywierane na ścianę oporową, gdy ściana porusza się w kierunku przedniej gleby, podczas gdy osiąga równowagę ograniczającą, jest znane jako pasywne ciśnienie ziemi.
gdy ściana porusza się w kierunku przedniej gleby, mówi się, że przednia gleba znajduje się w stanie pasywnym, a maksymalne boczne ciśnienie ziemi wywierane przez przednią glebę w stanie pasywnym w jej ograniczonym stanie równowagi jest znane jako pasywne ciśnienie ziemi. Bierne ciśnienie ziemskie występuje, gdy koło naprężeń Mohra w dowolnym punkcie przedniej gleby dotyka koperty awaryjnej Coulomba.
innym praktycznym przykładem biernego nacisku na ziemię jest przypadek klucza ścinającego umieszczonego poniżej podstawy muru oporowego. Klucz ścinający pokazany na Rys. 15.3 jest w celu poprawy stabilności ściany przed poślizgiem. Gdy ściana oporowa oddala się od zasypu z powodu aktywnego nacisku, klucz ścinający porusza się również w tym samym kierunku, ale w kierunku gleby poniżej podstawy ściany z przodu.
generuje to pasywny nacisk ziemi na klucz ścinający. Jest oznaczony symbolem pP, a jego jednostkami są kN/m2, t/m2 lub kgf/cm2. Pasywne ciśnienie uziemienia jest w rzeczywistości siłą stabilizującą poprawiającą stabilność ściany oporowej, w przeciwieństwie do aktywnego ciśnienia uziemienia.
3. Ciśnienie ziemi w spoczynku:
rysunek 15.4 pokazuje ścianę oporową piwnicy, w której ściana jest sztywno przymocowana do płyty piwnicy. W związku z tym ściana oporowa piwnicy jest zamocowana i nie może oddalić się od zasypu pod wpływem bocznego nacisku na uziemienie. Boczne ciśnienie uziemienia wywierane przez zasypkę na ścianę oporową, która jest zamocowana i nie może się poruszać, jest znane jako ciśnienie uziemienia w spoczynku.
jest oznaczony symbolem p0, a jego jednostkami są kN/m2, t/m2 lub kgf/cm2. Ponieważ ściana nie porusza się, wywierany nacisk na ziemię nie powoduje żadnego bocznego naprężenia, a zatem nie występuje Rozszerzanie zasypu ani uwalnianie naprężeń. Ciśnienie ziemi w spoczynku jest więc zawsze większe niż aktywne ciśnienie ziemi dla tej samej głębokości gleby.
zaczep mostu jest sztywno przymocowany do płyty pokładowej mostu i jest również podobnie zamocowany w pozycji, a tym samym poddany ciśnieniu uziemienia w spoczynku.
tak więc boczne ciśnienie ziemi wywierane na ścianę oporową zależy od kierunku i zakresu ruchu ściany. Rysunek 15.5 przedstawia zmianę bocznego nacisku ziemi na oś y jako funkcję ruchu ściany. Gdy ściana oddala się od zasypki, ciśnienie boczne zmniejsza się wraz ze wzrostem ruchu ściany; Minimalne boczne ciśnienie ziemi wywierane na ścianę jest znane jako aktywne ciśnienie ziemi.
gdy ściana porusza się w kierunku gleby, generowane boczne ciśnienie ziemi wzrasta wraz ze wzrostem ruchu ściany; maksymalne boczne ciśnienie ziemi generowane na ścianie jest znane jako pasywne ciśnienie ziemi. Boczne ciśnienie ziemi wywierane na ścianę, gdy ściana jest zamocowana w pozycji, jest znane jako ciśnienie ziemi w spoczynku.
wyprowadzenie ekspresji ciśnienia ziemi w spoczynku:
gdy materiał jest poddawany trójwymiarowym (3D) naprężeniom, σx, σy i σz, wzdłuż trzech osi współrzędnych, odpowiednio x, y i z, obciążenie wzdłuż osi x można obliczyć z zasad mechaniki materiałów jako –
ex = 1/e …(15.1)
gdzie ex jest odkształceniem poziomym (w kierunku X), E jest modułem sprężystości gleby, a μ jest współczynnikiem Poissona. W przypadku ciśnienia ziemi w spoczynku –
ex = 0 …(15.2)
σx = σy = P0 …(15.3)
podstawianie tych wartości w korektorze. (15.1), mamy –
ex = 1/E = 0
lub P0 – μ(P0 + σz)= 0 ⇒ P0 – µp0 – μσz= 0 ⇒ p0 – (1 + μ) = μσz
P0 = σz …(15.4)
p0 = K0σz …(15.5)
gdzie K0 jest współczynnikiem ciśnienia ziemi w spoczynku, a σz jest naprężeniem pionowym spowodowanym ciężarem własnym gleby na głębokości z, gdzie ciśnienie ziemi w spoczynku należy obliczyć –